CN102110587A - 切削刀片的消耗量管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种切削装置中的切削刀片的消耗量管理方法，其中切削刀片始终能够连续地进行切削加工。具备第一和第二卡盘工作台的切削装置中的切削刀片的消耗量管理方法包括：第一切削工序，在第一切削工序中，将晶片保持在第一卡盘工作台上并进行切削；第二切削工序，在第二切削工序中，将晶片保持在第二卡盘工作台上并进行切削；消耗量计算工序，在消耗量计算工序中，利用实施第二切削工序时的时间，将第一卡盘工作台定位在深度检测构件的正下方，利用深度检测构件来检测形成于晶片的切削槽的深度，根据检测出的槽深算出切削刀片的消耗量；以及位置修正工序，在位置修正工序中，根据切削刀片的消耗量对切削刀片的高度方向的原点位置进行修正。

Description

切削刀片的消耗量管理方法

技术领域

本发明涉及切削装置中的切削刀片的消耗量管理方法。

背景技术

半导体晶片、陶瓷、玻璃等需要精密切削的各种电子部件通过被称为划片机(dicing saw)的切削装置而分割成一个个芯片。在这些电子部件的加工中需要进行微米单位的精密的切断，在这样的加工中，不仅芯片的尺寸是重要的，而且切入深度也是重要的。

例如，将半导体晶片固定于切割带，使切削刀片切入切割带中大约10～30μm，从而半导体晶片被完全切断，但是，如果切入该切割带的切入量不足，则晶片被不完全切断，下侧的切断边呈现缺损那样的锯齿状态。

此外，在切削中使用的切削刀片具有随着进行切削加工而消耗(磨损)的性质，需要随时对由切削刀片的消耗引起的切入深度的变动进行修正。

利用被称为光学传感器的位置检测构件随时检测这种切削刀片的刀尖位置的变动(光学式调整(setup))，并根据检测结果进行切削刀片的高度位置的修正(原点位置修正)(例如参照日本特开平11-214334号公报)。根据该技术，无需切断用于固定被加工物的卡盘工作台或者被加工物，也能够容易且不损伤切削刀片地检测出切削刀片的高度位置。

此外，在切削装置中，存在对怎样才能高效地加工被加工物进行改良的历史，当初只有一个的切削构件变成了两个(例如参照日本特许第3493282号公报)，此外，当初只有一个的卡盘工作台变成了两个(例如参照日本特许第3765265号公报)。

专利文献1：日本特开平11-214334号公报

专利文献2：日本特许第3493282号公报

专利文献3：日本特许第3765265号公报

但是，即便是切削构件和/或卡盘工作台增加至多个的切削装置，也发现了如下的应当解决的课题：在利用光学传感器对切削刀片的刀尖位置的变动进行检测的以往的光学式调整方法中，在调整时必须使利用切削刀片进行的切削中止，从切削效率的观点出发还存在改良的余地。

发明内容

本发明就是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种切削刀片始终能够连续地进行切削加工的切削装置中的切削刀片的消耗量管理方法。

根据本发明，提供一种切削装置中的切削刀片的消耗量管理方法，所述切削装置具备：第一卡盘工作台，该第一卡盘工作台用于保持晶片；第一加工进给构件，该第一加工进给构件使所述第一卡盘工作台沿X轴方向进行加工进给；第二卡盘工作台，该第二卡盘工作台相对于所述第一卡盘工作台独立地配设，且该第二卡盘工作台用于保持晶片；第二加工进给构件，该第二加工进给构件使所述第二卡盘工作台沿X轴方向进行加工进给；切削构件，该切削构件具备切削刀片，该切削刀片作用于保持在所述第一卡盘工作台或者所述第二卡盘工作台上的晶片以实施切削；分度进给构件，该分度进给构件使所述切削构件沿与X轴方向正交的Y轴方向进行分度进给；切入进给构件，该切入进给构件使所述切削构件沿与X轴方向和Y轴方向正交的Z轴方向进行切入进给；以及深度检测构件，该深度检测构件配设在沿X轴方向从所述切削构件离开的位置，用于检测形成于晶片的切削槽的深度，该晶片保持于所述第一卡盘工作台或者所述第二卡盘工作台，所述切削装置中的切削刀片的消耗量管理方法的特征在于，所述切削装置中的切削刀片的消耗量管理方法包括以下工序：第一切削工序，在该第一切削工序中，利用所述切削构件对保持在所述第一卡盘工作台上的晶片进行切削；第二切削工序，在该第二切削工序中，利用所述切削构件对保持在所述第二卡盘工作台上的晶片进行切削；消耗量计算工序，在该消耗量计算工序中，利用实施该第二切削工序的期间内的时间，使所述第一加工进给构件工作从而将所述第一卡盘工作台定位在所述深度检测构件的正下方，利用所述深度检测构件检测形成于晶片的所述切削槽的深度，根据检测出的槽深算出所述切削刀片的消耗量；以及位置修正工序，在该位置修正工序中，根据从所述消耗量计算工序中算出的所述切削刀片的消耗量，使所述切削构件的所述切入进给构件工作，从而对所述切削刀片在Z轴方向的原点位置进行修正。

优选的是，切削刀片的消耗量管理方法还包括极限判定工序，在该极限判定工序中，当截止至上次为止算出的所述切削刀片的消耗量的累计量与经所述消耗量算出工序算出的所述切削刀片的消耗量相加得到的相加值超过预先确定的作为所述切削刀片的可使用极限的基准的最大可消耗量的情况下，中止所述切削刀片的使用。

根据本发明，由于不使用光学传感器，而是通过利用被加工物的切削槽就能够进行切削刀片的消耗量的管理，因此，即便是具备多个卡盘工作台的切削装置，也能够始终连续地进行在以往的光学式调整中不得不中断的切削加工，能够提供一种非常高效的切削装置。

附图说明

图1是能够应用本发明的切削刀片的消耗量管理方法的切削装置的立体图。

图2是切削装置的俯视图。

图3是切削装置的主要部分立体图。

图4是经切割带支承于环状框架的半导体晶片的表面侧立体图。

图5是表示摄像构件的基准位置设定工序的概要图。

图6是本发明第一实施方式的切削槽的深度检测工序的说明图。

图7是表示摄像构件与激光指示器(laser pointer)之间的位置关系的说明图。

图8是表示第一基准位置设定工序的切削装置的局部侧剖视图。

图9是表示第二基准位置设定工序的摄像图像的图。

图10的(A)是表示激光束照射点从第二基准位置偏移的状态的说明图，图10的(B)是表示此时的摄像图像的图。

图11的(A)是表示激光束照射点与第二基准位置吻合的状态的说明图，图11的(B)是表示此时的摄像图像的图。

图12是表示基准位置吻合工序中的摄像图像的说明图，且图12是表示在使卡盘工作台旋转θ度之后使激光束照射点与切削槽底吻合的状态的图。

标号说明

2：切削装置；14：第一X轴进给机构；14a：第二X轴进给机构；18：第一卡盘工作台；18a：第二卡盘工作台；32：第一Y轴进给机构；32a：第二Y轴进给机构；42：第一摄像构件；42a：第二摄像构件；44：第一激光照射构件；44a：第二激光照射构件；54：第三Y轴进给机构；54a：第四Y轴进给机构；62：第三Z轴进给机构；62a：第四Z轴进给机构；64：第一切削单元；68：第一切削刀片；72：激光指示器；74：激光束；76：焦点；82：摄像图像；86：切削槽。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1表示能够应用本发明的切削刀片的消耗量管理方法的切削装置2的概要结构图。图2是该切削装置2的俯视图，图3是该切削装置2的主要部分立体图。

以下，主要参照图3的主要部分立体图，对切削装置2的结构进行说明。切削装置2包括安装在静止基座4上的沿X轴方向伸长的两对导轨6、6a。

标号8为第一X轴移动块，第一X轴移动块8通过由滚珠丝杠10和脉冲电动机12构成的第一X轴进给机构14而沿加工进给方向、即X轴方向进行移动。

第一卡盘工作台18经圆筒状支承部件16安装在第一X轴移动块8上。标号19为夹紧器。在圆筒状支承部件16中收纳有用于使第一卡盘工作台18旋转的电动机。

虽然并未特意图示，但第一卡盘工作台18具有由多孔性陶瓷等形成的吸附部和围绕吸附部的由SUS(不锈钢)等金属形成的框体。吸附部的吸附面(保持面)与框体的上表面形成为共面。标号20为防水罩。

标号8a为第二X轴移动块，第二X轴移动块8a通过由滚珠丝杠10a和脉冲电动机12a构成的第二X轴进给机构14a而沿加工进给方向、即X轴方向进行移动。

第二卡盘工作台18a经圆筒状支承部件16a安装在第二X轴移动块8a上。标号19a为夹紧器。在圆筒状支承部件16a中收纳有用于使第二卡盘工作台18a旋转的电动机。

与第一卡盘工作台18同样，第二卡盘工作台18a具有由多孔性陶瓷等形成的吸附部和围绕吸附部的由SUS等金属形成的框体。吸附部的吸附面(保持面)与框体的上表面形成为共面。标号20a为防水罩。

在静止基座4上竖立设置有门型支柱22。在门型支柱22的前侧固定有沿Y轴方向伸长的一对导轨24。第一Y轴移动块26通过由滚珠丝杠28和脉冲电动机30构成的第一Y轴进给机构32而沿Y轴方向移动。

在第一Y轴移动块26形成有沿Z轴方向伸长的一对导轨34。形成为一体的第一摄像构件42和第一激光照射构件44通过由滚珠丝杠36和脉冲电动机38构成的第一Z轴进给机构40而沿Z轴方向移动。

第二Y轴移动块26a通过由滚珠丝杠28a和脉冲电动机30a构成的第二Y轴进给机构32a而沿着一对导轨24在Y轴方向移动。

在第二Y轴移动块26a形成有沿Z轴方向伸长的一对导轨34a。形成为一体的第二摄像构件42a和第二激光照射构件44a通过由滚珠丝杠36a和脉冲电动机38a构成的第二Z轴进给机构40a而沿Z轴方向移动。

如图8所示，在门型支柱22的背面侧也形成有沿Y轴方向伸长的一对导轨48。第三Y轴移动块46通过由滚珠丝杠50和脉冲电动机构成的第三Y轴进给机构(分度进给机构)54而沿Y轴方向移动。

虽然并未特意图示，但在第三Y轴移动块46的背面形成有一对导轨，第一Z轴移动块56通过由滚珠丝杠58和脉冲电动机60构成的第三Z轴进给机构62而沿Z轴方向移动。

如图8所示，第一切削单元64与第一Z轴移动块56形成为一体，第一切削单元64能够沿Y轴方向和Z轴方向移动。第一切削单元64包括由未图示的电动机驱动而旋转的主轴66、和装配于主轴66的末端部的第一切削刀片68。

第四Y轴移动块46a通过由滚珠丝杠和脉冲电动机52a构成的第四Y轴进给机构(分度进给机构)54a而沿着一对导轨48在Y轴方向移动，这一对导轨48形成于门型支柱22的背面侧。

虽然并未特意图示，但在第四Y轴移动块46a的背面形成有一对导轨，第二Z轴移动块56a通过由滚珠丝杠和脉冲电动机60a构成的第四Z轴进给机构62a而沿Z轴方向移动。

与第一切削单元64相同的第二切削单元与第二Z轴移动块56a形成为一体，第二切削单元能够沿Y轴方向和Z轴方向移动。第二切削单元包括由电动机驱动而旋转的主轴、和装配于主轴的末端部的第二切削刀片。脉冲电动机12、12a、30、30a、60、60a都与图8所示的控制构件70连接，并由控制构件70控制。

在本实施方式的切削装置2中，第一卡盘工作台18和第二卡盘工作台18a分别独立地沿X轴方向移动。并且，形成为一体的第一摄像构件和第一激光照射构件44与第一切削单元64分别独立地沿Y轴方向和Z轴方向移动。而且，形成为一体的第二摄像构件42a和第二激光照射构件44a与第二切削单元分别独立地沿Y轴方向和Z轴方向移动。

虽然并未特意图示，但第一摄像构件42和第二摄像构件42a分别包括具有物镜的显微镜、和用于对显微镜的放大图像进行拍摄的CCD照相机。显微镜被控制成能够在高倍率和低倍率之间进行切换。

参照图1，标号51是用于收纳图4所示的晶片W的盒，在盒51内收纳有多块晶片W。在静止基座4上竖立设置有门型框架53。

在该门型框架53的前表面安装有导轨55，晶片搬出搬入构件57安装成能够沿着导轨55在Y轴方向移动。标号59是用于对结束切削加工后的晶片W进行清洗的清洗装置。

如图4所示，在作为切削装置2的加工对象的半导体晶片W的表面正交地形成有第一间隔道S1和第二间隔道S2，在由第一间隔道S1和第二间隔道S2划分出的区域中分别形成有器件D。

晶片W粘贴于作为粘接带的切割带T，切割带T的外周部粘贴于环状框架F。由此，晶片W形成为经切割带T支承于环状框架F的状态，在该状态下将晶片W吸引保持于第一卡盘工作台18或者第二卡盘工作台18a。

为了实施本发明的切削刀片的消耗量管理方法，首先需要实施对第一切削刀片68和第二切削刀片的原点位置进行检测的原点位置检测工序。当安装了新的卡盘工作台18、18a时、或者在对卡盘工作台18、18a进行拆解及清扫后再次将该卡盘工作台18、18a组装起来时等，必须实施该原点位置检测工序。

该原点位置检测工序通过以下方法来实施：使第一切削刀片68切入第一卡盘工作台18和第二卡盘工作台18a的框体而获得导通，由此分别检测出第一切削刀片68相对于第一卡盘工作台18和第二卡盘工作台18a的原点位置，并将该原点位置存储于切削装置2的控制构件70的存储器中。

同样，第二切削刀片的原点位置检测工序通过以下方法来实施：使第二切削刀片切入第一卡盘工作台18和第二卡盘工作台18a的框体而获得导通，由此分别检测出第二切削刀片相对于第一卡盘工作台18和第二卡盘工作台18a的原点位置，并将该原点位置存储于切削装置2的控制构件70的存储器中。

在实施本发明的切削刀片的消耗量管理方法之前，当将新的切削刀片装配于主轴时，由于明确了切削刀片的直径，因此能够通过计算算出利用该新的切削刀片对保持于第一卡盘工作台18或者第二卡盘工作台18a的晶片W进行切削时的切削刀片的高度、即切削槽底的高度。

然后，将如图4所示地经切割带T支承于环状框架F的晶片W吸引保持于第一卡盘工作台18或者第二卡盘工作台18a，并使第三Z轴进给机构62工作以将切削刀片68定位在计算出的高度，从而开始进行晶片W的切削。

本发明的切削刀片的消耗量管理方法包括以下工序：第一切削工序，在该第一切削工序中，将晶片W吸引保持在第一卡盘工作台18上，并利用第一切削刀片68或者第二切削刀片对晶片W进行切削；以及第二切削工序，在该第二切削工序中，将晶片W吸引保持在第二卡盘工作台18a上，并利用第一切削刀片68或者第二切削刀片对晶片W进行切削。

而且，还包括消耗量计算工序，在该消耗量计算工序中，利用实施第二切削工序时的时间，使第一X轴进给机构14工作从而将第一卡盘工作台18定位在作为高度检测构件的第一摄像构件42的正下方，利用第一摄像构件42检测形成于晶片W的切削槽的深度，根据检测出的槽深算出第一切削刀片68的消耗量。该切削槽的深度检测工序存在以下说明的第一实施方式和第二实施方式。

在第一实施方式的切削槽的深度检测工序之前，首先如图5所示使高倍率时的摄像构件42的焦点76对准在卡盘工作台18的保持面21上，将此时的摄像构件42的高度作为摄像构件42的基准位置存储于控制构件70的存储器中。

然后，在利用切削刀片68对晶片W进行适当的切削加工后，在本发明的第一实施方式中，如图6所示，驱动第一Z轴进给机构40的脉冲电动机38以使摄像构件42的焦点76与切削槽底61吻合，将此时的摄像构件42的Z轴高度位置存储于控制构件70的存储器中(槽底高度检测工序)。

根据上次实施的槽底高度检测工序中的摄像构件42的Z轴方向位置与此次实施的槽底高度检测工序中的摄像构件42的Z轴方向位置的差，算出切削刀片68的消耗量(消耗量计算工序)。

然后，根据从消耗量计算工序算出的切削刀片68的消耗量来驱动第三Z轴进给机构62的脉冲电动机60，从而对切削刀片68在Z轴方向的原点位置进行修正。

当截止到上次为止算出的消耗量的累计量与经消耗量计算工序算出的切削刀片68的消耗量相加得到的相加值超过预先确定的作为切削刀片68的可使用极限的基准的最大可消耗量的情况下，中止切削刀片68的使用，更换成新的切削刀片。

在上述的说明中，使用第一摄像构件42对第一切削刀片68的消耗量进行管理，但是，未图示的第二切削刀片的消耗量也可以使用第一摄像构件42以同样的方式进行管理。此外，也可以使用第二摄像构件42a对第一切削刀片68或者未图示的第二切削刀片的消耗量进行管理。

接下来，参照图7至图12对本发明的第二实施方式的槽深检测方法进行说明。参照图7，该图是表示摄像构件42与激光指示器72之间的位置关系的图。在本实施方式的槽深(切削槽在Z轴方向的高度)检测方法中，利用了摄像构件42的焦点76与激光指示器72之间的位置关系。

标号76是摄像构件42的焦点，激光照射构件44的激光指示器72以使从激光指示器72射出的激光束74相对于水平面(卡盘工作台18的保持面21)倾斜角度α、且穿过摄像构件42的焦点76的方式被安装。

但是，由于很难将激光指示器72调整成使激光束74与摄像构件42的焦点76完全一致，因此设定成使从激光指示器72射出的激光束74穿过尽量靠近焦点76的点。

参照图8，该图是表示本实施方式的第一基准位置设定工序和第二基准位置设定工序的切削装置的局部侧剖视图，图9表示从激光指示器72射出的激光束74的光斑位于第二基准位置时的摄像图像82。

在本实施方式的槽深检测方法中，首先实施第一基准位置设定工序，在该第一基准位置设定工序中，当使显微镜为高倍率时的摄像构件42的焦点对准了卡盘工作台18的保持面21时，将摄像构件42在高度方向(Z轴方向)的位置作为第一基准位置存储于控制构件70的存储器中。

接着，当第一摄像构件42位于第一基准位置时，从激光指示器72照射出相对于卡盘工作台18的保持面21倾斜预定角度α的激光束74，并利用第一摄像构件42对保持面21上的光斑84进行拍摄。然后，如图9所示，将光斑84在摄像图像82中的坐标位置(X1，Y1)存储为第二基准位置P1(第二基准位置设定工序)。

然后，在利用切削刀片68对晶片W进行适当的切削加工后，如图10的(A)所示，从激光指示器72以预定的角度α照射出激光束74，在切削槽86的底面86a形成光斑P2。此时的摄像图像82被表示在图10的(B)中。

由于光斑P2与第一摄像构件42的焦点76不一致，因此光斑P2的坐标(X2，Y2)成为从图9所示的第二基准位置P1偏移的状态。此处，摄像图像82中的X轴与切削槽86平行，Y轴与X轴正交。

因此，驱动第一Z轴进给机构40，使第一摄像构件42和激光指示器72上升，直到第一摄像构件42的焦点与切削槽86的底面86a相吻合为止，从而如图11的(A)所示使得激光束74的光斑与焦点76一致。

此时，如图11的(B)所示，光斑P2的坐标位置(X2，Y2)与摄像图像82中的第二基准位置P1的坐标(X1，Y1)一致。将此时的第一摄像构件42在Z轴方向的高度位置存储于切削装置2的控制构件70的存储器中。

优选定期地实施光斑形成工序和基准位置吻合工序，根据上次实施基准位置吻合工序后的第一摄像构件42的Z轴方向位置与此次实施基准位置吻合工序后的第一摄像构件42的Z轴方向位置之间的差，算出第一切削刀片68的消耗量(消耗量计算工序)。

根据从消耗量计算工序中算出的第一切削刀片68的消耗量，驱动脉冲电动机60从而对第一切削刀片68在Z轴方向的原点位置进行修正。并且，当截止到上次为止算出的消耗量的累计量与此次算出的第一切削刀片68的消耗量相加得到的相加值超过预先确定的作为第一切削刀片68的可使用极限的基准的最大可消耗量的情况下，判定为第一切削刀片68达到可使用极限，从而中止第一切削刀片68的使用(极限判定工序)。

由于激光指示器72的安装误差等原因，从激光指示器72射出的激光束74有时并不在切削槽86内形成光斑而是在从切削槽86偏离的位置形成光斑。

因此，在本实施方式的基准位置吻合工序中，如图12所示，为了使从激光指示器72照射出的激光束74的光斑P3的坐标位置(X3，Y3)在摄像图像82中始终位于切削槽86内，而使第一卡盘工作台18旋转角度θ，该角度θ根据tanθ＝Y3/X3的关系来算出。

通过这样使第一卡盘工作台18旋转角度θ，切削槽86也旋转角度θ，能够将从激光指示器72照射出的激光束74始终引导至切削槽86内。如果固定激光指示器72，则第一卡盘工作台18的绕轴旋转角度θ为装置固有的角度，因此只要计算一次就能够始终使用该角度进行修正。

在图1至图3所示的切削装置2中具备两个摄像构件42、42a以及两个切削刀片，但是，为了实施本发明的切削刀片的消耗量管理方法，也可以是分别具有一个摄像构件和一个切削刀片的切削装置，在该情况下也同样能够起到在发明效果部分中记载的本发明的效果。

Claims (2)

1.一种切削装置中的切削刀片的消耗量管理方法，所述切削装置具备：第一卡盘工作台，该第一卡盘工作台用于保持晶片；第一加工进给构件，该第一加工进给构件使所述第一卡盘工作台沿X轴方向进行加工进给；第二卡盘工作台，该第二卡盘工作台相对于所述第一卡盘工作台独立地配设，且该第二卡盘工作台用于保持晶片；第二加工进给构件，该第二加工进给构件使所述第二卡盘工作台沿X轴方向进行加工进给；切削构件，该切削构件具备切削刀片，该切削刀片作用于保持在所述第一卡盘工作台或者所述第二卡盘工作台上的晶片以实施切削；分度进给构件，该分度进给构件使所述切削构件沿与X轴方向正交的Y轴方向进行分度进给；切入进给构件，该切入进给构件使所述切削构件沿与X轴方向和Y轴方向正交的Z轴方向进行切入进给；以及深度检测构件，该深度检测构件配设在沿X轴方向从所述切削构件离开的位置，用于检测形成于晶片的切削槽的深度，该晶片保持于所述第一卡盘工作台或者所述第二卡盘工作台，所述切削装置中的切削刀片的消耗量管理方法的特征在于，

所述切削装置中的切削刀片的消耗量管理方法包括以下工序：

第一切削工序，在该第一切削工序中，利用所述切削构件对保持在所述第一卡盘工作台上的晶片进行切削；

第二切削工序，在该第二切削工序中，利用所述切削构件对保持在所述第二卡盘工作台上的晶片进行切削；

消耗量计算工序，在该消耗量计算工序中，利用实施所述第二切削工序的期间内的时间，使所述第一加工进给构件工作从而将所述第一卡盘工作台定位在所述深度检测构件的正下方，利用所述深度检测构件检测形成于晶片的所述切削槽的深度，根据检测出的槽深算出所述切削刀片的消耗量；以及

位置修正工序，在该位置修正工序中，根据从所述消耗量计算工序中算出的所述切削刀片的消耗量，使所述切削构件的所述切入进给构件工作，从而对所述切削刀片在Z轴方向的原点位置进行修正。

2.根据权利要求1所述的切削装置中的切削刀片的消耗量管理方法，其中，

所述切削装置中的切削刀片的消耗量管理方法还包括极限判定工序，在该极限判定工序中，当截止至上次为止算出的所述切削刀片的消耗量的累计量与经所述消耗量计算工序算出的所述切削刀片的消耗量相加得到的相加值超过预先确定的作为所述切削刀片的可使用极限的基准的最大可消耗量的情况下，中止所述切削刀片的使用。

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